钛(Ti)基光催化材料被广泛应用于光催化氧化还原、有机合成、降解环境污染物、光解水产氢、传感以及太阳能电池等,因此,近年来备受化学及材料学研究者的关注。其中二氧化钛是重要的光催化半导体材料之一,具有催化活性高、毒性低、廉价易得等优势。但由于带隙较宽对太阳能的利用率低,很大程度上限制了其在光化学领域的应用。相比于二氧化钛,钛配位化合物(钛金属有机框架Ti-MOFs,钛氧簇合物TOCs)不仅能在催化应用方面表现出等同或更优异的性能,而且通过调节其结构可以克服二氧化钛低孔隙率和低效率等缺点,提高相应的性能。此外,这些材料精确的结构信息不仅可以利用单晶X-射线衍射技术获得且通过研究性能与结构间的关系有利于发展新型功能材料。其中,钛氧簇合物因具有新颖的结构以及优异的性质而逐渐成为研究的热点,合成新型的钛氧簇合物,研究其结构信息以及性能越来越受重视。本论文研究的目的是通过选择合适的配体,利用溶剂热方法合成新颖的钛氧簇合物并探究其晶体结构和性能。具体内容如下:(1)选择对氨基苯甲酸为配体,以异丙醇钛为钛源,通过温和的溶剂热反应制备出一个 32 核环状的钛氧纳米团簇化合物 1,即Ti32(μ2-O)8(μ3-O)8(L)16(gly)32(glyH)16·12(glyH2)·29(IPA),(其中L代表对氨基苯甲酸,IPA代表异丙醇,glyH2代表乙二醇)。该簇合物在室温条件下发生不可逆的去溶剂化过程生成一种稳定的化合物 1-Dry Ti32(μ2-O)8(μ3-O)8(L)16(gly)32(glyH)16·12(glyH2)。通过单晶X-射线衍射技术成功捕获到化合物1从亚稳态到稳态的单晶结构。研究结果表明,生成的稳态化合物1-Dry不仅能稳定存在于1,4-二氧六环、水、丙酮、甲醇、乙腈、异丙醇等溶剂中,还能有效实现N2和CO2的选择性吸附。(2)通过改变有机配体的种类,选用水杨酸类配体如水杨酸(C7H6O3),2,5-二羟基苯甲酸(C7H6O4)和异丙醇钛分别合成了零维的钛氧簇合物化合物2 Ti14(μ2-O)14(μ3-O)8(C7H4O3)7(C7H5O3)(OiPr)18 和化合物 3 Ti16(μ2-O)8(μ3-O)!0(C7H3O4)4(OiPr)142(HO)2·2HOiPr,除了对它们的结构进行精确的表征外,还测试了其溶剂稳定性和酸碱稳定性。本文的研究内容对钛氧簇合物的合成具有一定的指导作用,后续工作应进一步拓展研究其应用。